(57)【要約】【課題】  光電池又はＯＬＥＤのような電気活性デバイス（１００）を提供する。【解決手段】  本電気活性デバイス（１００）は、基板（１１０）と、基板の表面上に配置された第１の電極（１２０）と、第２の電極（１４０）と、第１の電極と第２の電極との間に配置された、光吸収層及び発光層の１つを含む少なくとも１つの電気活性層（１３０）と、第１の電極と電気活性層との間に配置された第１の金属含有層（１２５）と、少なくとも１つの活性層と第１の電極及び第２の電極の１つとの間に配置された第２の金属含有層（１４５）とを含む。第１の金属含有層は、複数の領域（１５０）の形態で配置された少なくとも１つの導電性金属を含む。第１の電極及び第２の電極の少なくとも１つは、透明電極である。【選択図】      図１
2005129933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．基板（１１０）と、
ｂ．前記基板（１１０）の表面上に配置された第１の電極（１２０）と、
ｃ．第２の電極（１４０）と、
ｄ．前記第１の電極（１２０）と前記第２の電極（１４０）との間に配置された、光吸収層及び発光層の１つを含む少なくとも１つの電気活性層（１３０）と、
ｅ．前記電気活性層（１３０）と前記第１の電極（１２０）及び第２の電極（１４０）の１つとの間に配置された第１の金属含有層（１２５）と、
を含み、
前記第１の金属含有層（１２５）が、複数の領域（１５０）の形態で配置された少なくとも１つの金属を含み、また前記第１の電極（１２０）及び第２の電極（１４０）の少なくとも１つが、透明電極（１４０）である、
電気活性デバイス（１００）。
【請求項２】
前記第１の金属含有層（１２５）が、前記活性層（１３０）と前記透明電極（１４０）との間に配置されかつ光に対して透明である、請求項１記載の電気活性デバイス（１００）。
【請求項３】
ａ）基板（１１０）と、
ｂ）前記基板（１１０）の表面上に配置された第１の電極（１２０）と、
ｃ）第２の電極（１４０）と、
ｄ）前記第１の電極（１２０）と前記第２の電極（１４０）との間に配置された、光吸収層及び発光層の１つを含む少なくとも１つの電気活性層（１３０）と、
ｅ）前記電気活性層（１３０）と前記第１の電極（１２０）及び第２の電極（１４０）の１つとの間に配置された第１の金属含有層（１２５）と、
を含み、
前記第１の金属含有層（１２５）が、複数の領域（１５０）の形態で配置された少なくとも１つの金属を含み、前記第１の電極（１２０）及び第２の電極（１４０）の少なくとも１つが、透明電極（１４０）であり、また前記第１の金属含有層（１２５）が、前記活性層（１３０）と前記透明電極（１４０）との間に配置されかつ光に対して透明である、
電気活性デバイス（１００）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの金属が、少なくとも１つの遷移金属を含む、請求項１又は請求項３記載の電気活性デバイス（１００）。
【請求項５】
前記複数の領域（１５０）が、前記第１の電極（１２０）及び第２の電極（１４０）の少なくとも１つの表面上に不連続層を形成している、請求項１又は請求項３記載の電気活性デバイス（１００）。
【請求項６】
該電気活性デバイス（１００）が、光電池又は有機発光ダイオードである、請求項１又は請求項３記載の電気活性デバイス（１００）。
【請求項７】
基板（１１０）の表面上に、複数の領域（１５０）の形態で配置された少なくとも１つの金属を含む金属含有層（１２５）を形成する方法であって、
ａ）前記少なくとも１つの金属の少なくとも１つの有機金属錯体を準備する段階と、
ｂ）前記少なくとも１つの有機金属錯体を前記表面に施す段階と、
ｃ）前記表面上の少なくとも１つの有機金属錯体を約２００℃未満の温度で分解して、該少なくとも１つの金属の元素状形態での複数の領域（１５０）を形成する段階と、
を含む方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの金属の少なくとも１つの有機金属錯体を準備する段階が、
ａ）少なくとも１つの有機金属錯体を準備する段階と、
ｂ）溶剤を準備する段階と、
ｃ）前記少なくとも１つの有機金属錯体の溶剤による溶液を形成する段階と、
ｄ）前記溶液を前記表面に塗布する段階と、
を含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記溶液を前記表面に塗布する段階が、前記溶液を前記基板の表面上にスピンコーティングする段階、前記溶液を前記基板上に印刷する段階、前記溶液を前記基板上にバーコーティングする段階、前記溶液を前記基板上にスプレーコーティングする段階、前記溶液を前記基板上にディップコーティングする段階、前記溶液を前記基板上にローラコーティングする段階及び前記溶液を前記基板（１１０）上にブレードコーティングする段階の少なくとも１つを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記表面上の少なくとも１つの有機金属錯体を約２００℃以下の温度で分解する段階が、前記少なくとも１つの有機金属錯体を約２０℃〜約２００℃の範囲内の温度に加熱する段階を含む、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電池又は有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）のような電気活性デバイスに関する。より具体的には、本発明は、低温で金属の層を堆積させて、電気活性デバイスのための金属含有層を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の材料及びデバイスは、電子的な特性、特徴及び用途を示す。光電池及び有機発光ダイオード（以下「ＯＬＥＤ」と呼ぶ）のような電気活性デバイスは、情報表示装置、太陽電池、燃料電池構成要素及び特殊電子機器に広く使用される。このようなデバイスの特徴の１つは、活性光吸収又は発光材料を電極に接続する金属含有導電層又は触媒層であり、この層が順次基板上に堆積される。
【０００３】
このような金属層の形成に関連する１つの問題は、その金属層が、高分子材料などの基板材料が分解する温度で行われなければならないような方法を用いて堆積されなければならないことである。基板上への金属堆積の現在の方法は、とりわけ、物理的及び化学的蒸着法、スパッタリング法、蒸発法及び分子ビームエピタキシ法のような方法を含む。これらの方法は、典型的には約５００℃を越える高温を必要とし、この高温が基板を化学的又は物理的に劣化させる可能性がある。加えて、このような蒸着ベースの方法は、多くの場合、減圧条件の下で行われ、このような電気活性デバイスの効率的又は大規模製造には適さない。
【０００４】
金属フィルムはまた、約４００℃の温度で基板上に溶液ベースの方法によっても堆積されている。しかしながら、この温度状況でさえも、多くの電子材料及び基板の温度許容範囲外にある。
【０００５】
このような電気活性デバイス内に金属含有層を形成する現在の方法は、基板材料が安定でない温度で行われなければならないものである。
【特許文献１】特開平８−２０８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、必要とされているのは、堆積において現在用いられている温度よりも低い温度で形成された金属含有層を有する電気活性デバイスを提供することである。必要とされているのはまた、現在使用されている温度よりも低い温度でこのような金属含有層を堆積させる方法である。必要とされているのはさらに、金属含有層を形成するために蒸着堆積法を用いない、このような金属含有層を堆積させる方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、約２００℃以下の温度で基板上に堆積させた金属含有層を提供しまたそのような金属含有層を基板上に形成する方法を提供することによって、これら及びその他の必要性を満たす。また、少なくとも１つのそのような金属含有層を有する光電池又はＯＬＥＤのような電気活性デバイスも提供する。
【０００８】
従って、本発明の１つの態様は、電気活性デバイスを提供することである。本電気活性デバイスは、基板と、基板の表面上に配置された第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に配置された、光吸収層及び発光層の１つを含む少なくとも１つの電気活性層と、電気活性層と第１の電極及び第２の電極の１つとの間に配置された第１の金属含有層とを含む。第１の金属含有層は、複数の領域の形態で配置された少なくとも１つの金属を含み、また第１の電極及び第２の電極の少なくとも１つは、透明電極であり、第１の金属含有層が透明層に隣接している。
【０００９】
本発明の第２の態様は、電気活性デバイスのための金属含有層を提供することであり、本金属含有層は、複数の領域の形態で配置された少なくとも１つの金属を含む。複数の領域は、基板の表面上の層を形成し、基板上の有機金属錯体を分解させかつ約２００℃未満の温度で有機金属錯体を分解させることによって形成される。
【００１０】
本発明の第３の態様は、電気活性デバイスを提供することである。本電気活性デバイスは、基板と、基板の表面上に配置された第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に配置された、光吸収層及び発光層の１つを含む少なくとも１つの電気活性層と、電気活性層と第１の電極及び第２の電極の１つとの間に配置された第１の金属含有層とを含む。第１の金属含有層は、複数の領域の形態で配置された少なくとも１つの導電性金属を含む。第１の電極及び第２の電極の少なくとも１つは、透明電極であり、また第１の金属含有層は、光に対して透明であって該透明層に隣接している。
【００１１】
本発明の第４の態様は、基板の表面上に金属含有層を形成する方法を提供することである。この金属含有層は複数の領域の形態で配置された少なくとも１つの金属を含み、本方法は、少なくとも１つの金属の少なくとも１つの有機金属錯体を準備する段階と、少なくとも１つの有機金属錯体を表面に施す段階と、表面上の少なくとも１つの有機金属錯体を約２００℃未満の温度で分解して、該少なくとも１つの金属の元素状形態での複数の領域を形成する段階とを含む。
【００１２】
本発明のこれら及びその他の態様、利点及び顕著な特徴は、以下の詳細な説明、添付図面及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【００１３】
類似の要素には同じ番号を付けた各図を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の説明において、同じ参照符号は各図に示す幾つかの図を通して同じ又は対応する部分を表す。また、「上部」、「底部」、「外側」、「内側」などのような用語は便宜上の語であって、限定用語として解釈すべきではないことを理解されたい。
【００１５】
図面を全体的にかつ特に図１を参照するが、各例示内容は本発明の特定の好ましい実施形態を説明する目的のためのものであって、本発明をそれらに限定することを意図するものではないことを理解されたい。さて、図１を参照すると、この図は、本発明の電気活性デバイス１００の概略断面図を示している。本発明の技術的範囲に属する電気活性デバイスのうちには、光（起電力）電池（以下「ＰＶセル」とも呼ぶ）及び有機発光ダイオード（以下「ＯＬＥＤ」とも呼ぶ）がある。しかしながら、その他の電気活性デバイスも本発明の技術的範囲内に含まれることになることは当業者には明らかであろう。
【００１６】
電気活性デバイス１００は、基板１１０と、基板の表面上に配置された第１の電極１２０と、第２の電極１４０と、第１の電極１２０と第２の電極１４０との間に配置された少なくとも１つの電気活性層１３０とを含む。電気活性デバイス１００がＰＶセルである場合、少なくとも１つの電気活性層１３０は光吸収層を含む。電気活性デバイス１００がＯＬＥＤである場合、少なくとも１つの電気活性層１３０は発光層を含む。そのようなＰＶセル及びＯＬＤＥに用いられる全体構造及び材料は、当技術分野においては公知である。本発明の例示的な電気活性デバイスは、２００３年２月４日に登録された、Ａｎｉｌ  Ｒａｊ  Ｄｕｇｇａｌ他による「光ルミネセント材料でドープされた有機層を有する発光デバイス」の名称の米国特許第６５１５３１４号、２００３年４月２９日に出願された、Ａｎｉｌ  Ｒａｊ  Ｄｕｇｇａｌ他による「有機層及び光ルミネセント層を有する光源」の名称の米国特許出願第１０／４２５９０１号、２００２年１２月１２日に出願された、Ｊａｍｅｓ  Ｌａｗｒｅｎｃｅ  Ｓｐｉｖａｋ他による「箔電極を有する色素増感太陽電池」の名称の米国特許出願第１０／３１６３１８号、及び２００２年１２月１２日に出願された、Ｊａｍｅｓ  Ｌａｗｒｅｎｃｅ  Ｓｐｉｖａｋ他による「構造化した色素増感太陽電池」の名称の米国特許出願第１０／３１６３１７号に記載されている。第１の金属含有層１２５は、電気活性層１３０と第１の電極１２０及び第２の電極１４０の１つとの間に配置される。ＰＶセルにおいては、第１の金属含有層１２５は、第２の電極１４０との間に配置され、電気活性層１３０内の電解質の再酸化及び再結合に触媒作用を及ぼす。ＯＬＥＤにおいては、第１の金属含有層１２５は、第１の電極１２０の表面の仕事関数を変化させることによって電荷注入を可能にする。加えて、第１の金属含有層１２５は、第１の電極１２０と電気活性層１３０との間の電気的接続を与えることができる。第２の金属含有層１４５は、何れかの電気活性層１３０と第１の電極及び第２の電極の１つとの間に随意選択的に配置されることができ、第１の金属含有層１２５と同じ機能を果たすことができる。第１の金属含有層１２５の特徴は以下に詳細に記載するが、その記載は第２の金属含有層１４５にも同様に当てはまることを理解されたい。
【００１７】
１つの実施形態では、基板１１０はガラス基板である。第２の実施形態では、基板１１０は高分子基板である。高分子基板は、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、ポリスルフォン、アクリレート及びそれらの組合せの少なくとも１つを含む。基板として用いることができるポリカーボネートの非限定的な実例は、ビスフェノールＡ（ＢＰＡ）ポリカーボネートである。基板１１０として用いるのに好適なポリオレフィンには、それに限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン及びそれらの組合せが含まれる。基板１１０として使用することができるポリエステルの非限定的な実例はポリエチレン・テレフタレートであり、基板１１０として使用することができるポリイミドの非限定的な実例はポリエーテルイミドである。
【００１８】
第１の電極１２０及び第２の電極１４０は各々、金属酸化物、金属及びそれらの組合せの少なくとも１つを含む。１つの実施形態では、金属酸化物は、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、酸化ガリウムインジウム錫、酸化亜鉛インジウム錫、酸化アンチモン及びそれらの組合せの１つである。別の実施形態では、金属酸化物はさらに、これに限定されないが、ガリウム、亜鉛及びそれらの組合せのようなドーパントを含む。１つの実施形態では、金属は、金、銀、アルミニウム及びそれらの組合せの１つである。
【００１９】
光を電気活性層１３０内に（ＰＶセルの場合）通過させるか又は電気活性層１３０から外に（ＯＬＥＤの場合）通過させるのを可能にするために、電極１２０及び電極１４０の少なくとも１つは光に対して透明である。そのような電極は、以下「透明電極」とも呼ぶ。第１の金属含有層１２５は、透明電極と電気活性層１４０との間に配置され、光に対して同様に透明である。第１の金属含有層１２５は、以下「透明金属含有層」とも呼ぶ。１つの実施形態では、透明電極及び透明金属含有層の両方は、紫外光、赤外光、近赤外光及び可視光の少なくとも１つに対して透明である。別の実施形態では、透明電極及び透明金属含有層は、約３００ｎｍ〜約１０ミクロンの範囲内の波長を有する光に対して透明である。好ましくは、透明層は少なくとも約８０％の透明度を有する、すなわち透明導電体の表面上に衝突する光の少なくとも約８０％が、透明金属含有層を透過するのが好ましい。
【００２０】
第１の金属含有層１２５は、少なくとも１つの金属を含む。１つの実施形態では、少なくとも１つの金属は、少なくとも１つの遷移金属を含む。１つの実施形態では、少なくとも１つの遷移金属は、白金、パラジウム、金、銀、ルテニウム、オスミウム、イリジウム、ロジウム、銅、ニッケル、アルミニウム及びそれらの組合せの１つである。少なくとも１つの遷移金属は、白金、金及びそれらの組合せの１つであるのが好ましい。
【００２１】
第１の金属含有層１２５において、金属は複数の領域（又は区域）１５０の形態で配置される。第２の金属含有層１４５は、第１の金属含有層１２５について本明細書で説明したのと同じ構造を有することができることを理解されたい。１つの実施形態では、複数の領域１５０は不連続である金属含有層を形成する。図２は、第１の電極１２０の表面上に配置された第１の金属含有層の概略上面図である。複数の領域１５０は不連続であり、自立型の個別領域１５２と、複数の個別領域が相互に重なっているネットワーク型の領域１５４との両方を含む。複数の領域１５０から形成された第１の金属含有層１２５は、不連続層１５６であり、図２に見られるように第１の電極１２０を完全には覆わない。ＰＶセルにおいては、第１の金属含有層１２５は第２の電極１４０との間に配置され、電気活性層１３０内の電解質の再酸化及び再結合に触媒作用を及ぼす。ＯＬＥＤにおいては、第１の金属含有層１２５は、第１の電極１２０の表面の仕事関数を変化させることによって電荷注入を可能にする。第１の金属含有層１２５はまた、導電層としても役立つことができる。適切な触媒能力（ＰＶセルにおいて）又は電荷注入能力（ＯＬＥＤにおいて）を与えるため、１つの実施形態では、不連続層１５６は、金属含有層１２５及び第２の金属含有層１４５の少なくとも１つの表面の少なくとも１パーセントを覆う。
【００２２】
図８は、酸化錫（ＳｎＯ）電極上に堆積させた、本発明の元素状白金を含む金属含有層１２５の走査電子顕微鏡写真画像（倍率５０００００倍）であり、電極１２０を形成するＳｎＯ粒子上に不連続層を形成した白金金属の個別領域１５２が示されている。基板１１０の１部も見ることができる。図９は、図８に示す区域のエネルギー分散分光分析の結果を示しており、ＳｎＯ上のＰｔ領域の存在が確認される。
【００２３】
１つの実施形態では、第１の金属含有層１２５は、第１の電極１２０及び第２の電極１４０の１つ上に単分子層未満の少なくとも１つの金属を含む。別の実施形態では、第１の金属含有層１２５は、実質的に連続する金属含有層を形成する複数の領域１５０を含む。実質的に連続する金属含有層は、１つの実施形態では、約０．５ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲内の厚さを有する。
【００２４】
第１の金属含有層が所定の放射線波長に対して透明であるためには、第１の金属含有層内の複数の領域１５０は、所定の放射線波長未満の平均直径を有する。従って、１つの実施形態では、第１の金属含有層１２５を構成する複数の領域の平均直径が紫外線の波長よりも小さい場合には、第１の金属含有層１２５は紫外線に対して透明であることになる。別の実施形態では、第１の金属含有層１２５を構成する複数の領域の平均直径が可視光の波長よりも小さい場合には、第１の金属含有層１２５は可視光に対して透明であることになる。さらに別の実施形態では、第１の金属含有層１２５を構成する複数の領域の平均直径がそれぞれ近赤外又は赤外線の波長よりも小さい場合には、第１の金属含有層１２５は近赤外又は赤外線に対して透明であることになる。
【００２５】
本発明の第１の金属含有層１２５の１つの作用は、隣接する電極の表面の仕事関数を変化させることである。１つの実施形態では、第１の金属含有層１２５は、隣接する電極の表面の仕事関数に少なくとも０．１ｅＶの変化を生じさせる。
【００２６】
本発明の別の態様は、本明細書に記載したような少なくとも１つの金属を含む金属含有層を、それに限定されないが、光電子デバイスの電極のような基板の表面上に形成する方法を提供することである。少なくとも１つの金属は、基板の表面上に複数の領域の形態で堆積される。本方法は、少なくとも１つの金属の少なくとも１つの有機金属錯体を準備する段階と、少なくとも１つの有機金属錯体を基板の表面に施す段階と、表面上の少なくとも１つの有機金属錯体を約２００℃未満の温度で分解して少なくとも１つの金属の複数の領域を形成する段階とを含む。
【００２７】
少なくとも１つの有機金属錯体は、典型的には当技術分野において有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）法における前駆体として使用されるそれらの有機金属化合物から選択することができる。１つの実施形態では、少なくとも１つの有機金属錯体は、遷移金属の少なくとも１つの有機金属錯体を含む。好ましい実施形態では、遷移金属は、白金、パラジウム、金、銀、ルテニウム、オスミウム、イリジウム、ロジウム、銅、ニッケル、アルミニウム及びそれらの組合せの１つである。より好ましい実施形態では、遷移金属は、白金、金及びそれらの組合せの１つである。使用することができる有機金属錯体の非限定的な実例には、ビス（ジビニルテトラメチル・ジシロキシ）白金１，５−シクロオクタジエン（以下「Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒」とも呼ぶ）、ジメチル（１，５−シクロオクタジエン）白金（以下「ＣＯＤＰｔＭｅ２」とも呼ぶ）、ヨードトリメチル白金、白金アセチルアセトナート、白金ヘキサフルオロアセチルアセトナート、（トリメチル）メチルシクロペンタジエニル白金（以下「ＭｅＣｐＰｔＭｅ３」とも呼ぶ）、（トリメチル）シクロペンタジエニル白金、銀アセチルアセトナート、ジメチル（アセチルアセトナート）金、ビス（１，５−シクロオクタジエン）ニッケル、ビス（シクロペンタジエニル）ニッケル、パラジウムアセチルアセトナート、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウムなどが含まれる。
【００２８】
次いで、少なくとも１つの有機金属錯体の溶液が、少なくとも１つの有機金属化合物を溶剤に溶解することによって形成される。１つの実施形態では、溶剤は、それらに限定されないが、キシレン、トルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、アルカンの１種及びこれらの組合せなどのような有機溶剤である。別の実施形態では、溶液は、実質的に芳香族溶剤を含まず、少なくとも１つの有機金属錯体と、シリコン−ビニル含有シロキサンオリゴマー類の混合物とを含む。
【００２９】
溶液は、少なくとも約０．１重量％の少なくとも１つの金属を含む。１つの実施形態では、溶液は、約０．１重量％〜約１５重量％の少なくとも１つの金属を含む。別の実施形態では、溶液は、少なくとも１つの金属の飽和溶液とすることができる。
【００３０】
１つの特定の実施形態では、溶液は、溶剤とＫａｒｓｔｅｄｔ触媒又はビニル−シロキサン配位子を含有する少なくとも１つの金属の任意の低原子価溶液とを含み、この後者については、Ｌ．Ｎ．Ｌｅｗｉｓ、Ｒ．Ｅ．Ｃｏｌｂｏｒｎ、Ｈ．Ｇｒａｄｅ、Ｇ．Ｌ．Ｂｒｙａｎｔ、Ｃ．Ａ．Ｓｕｍｐｔｅｒ、Ｒ．Ａ．Ｓｃｏｔｔによる、Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓの１４（１９９５年）２２０２の「シリコン−ビニル配位子を含有する白金（０）錯体の形成のメカニズム」に記載されている。Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒の化学構造を、図３に示す。
【００３１】
例えば、（ＥｔＯ）３ＳｉＨ、Ｅｔ３ＳｉＨ又は鎖状ポリメチルシロキサンポリマー上のＳｉ−Ｈのような、任意のＳｉ−Ｈ含有モノマー又はポリマーの約０．１〜約５０モル又はそれ以上（Ｐｔに基づいて）を含む白金溶液を、１９８７年７月２１日に登録された、Ｌ．Ｎ．Ｌｅｗｉｓによる「ヒドロシリル化触媒、その製造方法及び用途」の名称の米国特許第４６８１９６３号、及び１９８７年１１月１０日に登録された、Ｌ．Ｎ．Ｌｅｗｉｓによる「ヒドロシリル化触媒、その製造方法及び用途」の名称の米国特許第４７０５７６５号に記載されているように調製することができる。
【００３２】
次いで、少なくとも１つの有機金属錯体を含む溶液は、基板の表面上に塗布される。金属含有層が、図１に示すデバイスような光電子デバイスの１部となるようにする場合は、基板は電極を含む。電極は、図１に示すように、第１の電極１２０及び第２の電極１４０の少なくとも１つとすることができる。この場合に、電極自体を別の基板上に配置することができる。図１において、例えば、第１の電極１２０は基板１１０上に配置される。溶液は、当技術分野で公知の溶液塗布法を用いて基板に塗布される。このような塗布法には、それらに限定されないが、スピンコーティング法、印刷法、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、ローラコーティング法、ブレードコーティング法及びそれらの組合せなどが含まれる。
【００３３】
基板の表面に塗布されると、少なくとも１つの有機金属錯体は約２００℃未満の温度で分解されて、少なくとも１つの金属を元素状（「ゼロ原子価金属」としても知られる）形態で含む自立型の金属含有層が形成される。分解は、真空内又は、それに限定されないが、不活性ガスのような気体の流れ内のいずれかで行うことができる。殆どの場合、溶剤は高度に揮発性であり、容易に蒸発して少なくとも１つの有機金属錯体のフィルムが残る。１つの実施形態では、分解は、基板の表面に塗布された溶剤を、それらに限定されないが、加熱炉、加熱ランプ及び強制熱空気加熱のような当技術分野で公知の加熱手段を用いて加熱することによって達成される。溶液すなわち有機金属錯体を加熱する温度は、該有機金属錯体の熱安定性に応じて決まる。１つの実施形態では、その温度は約２０℃〜約２００℃の範囲内である。第２の実施形態では、その温度は約１００℃〜約２００℃の範囲内である。第３の実施形態では、その温度は約１２０℃〜約１８０℃の範囲内である。
【００３４】
別の実施形態では、少なくとも１つの有機金属錯体は、基板の表面上のフィルム又は溶液に放射線を照射することによって分解される。フィルム又は溶液は、「化学作用」放射線、すなわち少なくとも１つの有機金属錯体内の結合を切断しかつゼロ原子価金属を生成するのに十分なエネルギーを有する放射線によって照射することができる。１つの実施形態では、少なくとも１つの有機金属錯体を紫外線で照射することによって、分解が起こる。別の実施形態では、有機金属錯体を電子線で照射して該有機金属錯体を分解する。
【００３５】
有機金属錯体を約２００℃未満で分解することにより、高分子基板などのような、低い溶融又はガラス転移温度を有する基板に対する損傷が回避される。また、溶液ベースの方法は、ロール・ツー・ロール法のような高処理能力の製造法に適している。
【００３６】
以下の実施例は本発明の種々の特徴及び利点を説明するために示すものであって、本発明を限定することを意図するものではない。
【００３７】
実施例１
元素状白金（Ｐｔ（０））の低温堆積のための最初の実験は、Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒溶液を使用した。Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒を用いる元素状白金の堆積は、図４に示す反応に従って進行する。分解温度は１００℃よりも高く、殆どの場合約１５０℃であった。Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒のキシレン溶液を、基板上にスピンコーティングし、次いで約１５０℃に加熱した。ＨＭＤＺ（ヘキサメチルジシラザン）を希釈剤として使用した場合に、より良好な付着が得られることが後で分かった。Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒誘導フィルムのサイクリック・ボルタンメトリー（ＣＶ）分析は、基板の表面上に原子状Ｐｔ（０）が存在することを示した。
【００３８】
幾つかの場合には、Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒を用いて形成したフィルムは、透明であるが色が茶色であるフィルムを生じた。揮発性配位子を有する他のＰｔ前駆体を用いて、「クリーン」な、すなわち実質的に残渣物のないＰｔへの分解を得た。前駆体の、例えばジメチル（１，５−シクロオクタジエン）白金（本明細書では「ＣＯＤＰｔＭｅ２」とも呼び、ここでＣＯＤ＝１，５−シクロオクタジエンである）は、エタンの還元的脱離及びＣＯＤ配位子の喪失によって分解する。加えて、ＣＯＤＰｔＭｅ２は、基板材料候補である殆どのプラスチックとの相溶性を有する溶剤であるオクタンに可溶である。ＣＯＤＰｔＭｅ２を用いる元素状白金の堆積は、図５に示す反応に従って進行する。ＣＯＤＰｔＭｅ２前駆体を用いて得られたフィルムは無色であった。ＣＯＤＰｔＭｅ２により誘導されたＰｔフィルムのサイクリック・ボルタンメトリー分析は、高温度堆積法を用いて形成したＰｔフィルムについて得たものと、外観上ほぼ同一であった。
【００３９】
実施例２
光起電力（ＰＶ）電池のような電気活性デバイスにおける本発明のＰｔ含有層の予想性能は、Ｋｅｌｖｉｎ（ケルビン）プローブ測定値と相関させることができる。ケルビンプローブは、ＣＰＤ（接触電位差）値を与え、この値は試料の仕事関数に直接的に関連する。従って、試料間でのＣＰＤ値における変化は、仕事関数における対応する変化に直接関連し、従って基準が分かっている場合には、未知試料の絶対仕事関数を求めることができる。
【００４０】
本発明の白金包含層は、電極材料と基板との２つの組合せ体上に堆積し、すなわちガラス上に酸化錫（ＳｎＯ）が堆積し、Ｌｅｘａｎ（商標）（レキサン（ポリカーボネート））上に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）が堆積した。ガラス上に堆積したＳｎＯ及びＬｅｘａｎ（商標）上に堆積したＩＴＯについて得られたＣＰＤ値は、それぞれ−０．３８５Ｖ及び−０．５０３Ｖであった。
【００４１】
電極／基板の組合せ体上にＰｔを堆積させるために使用したＰｔ有機金属錯体の化学構造を、図６に列挙している。Ｐｔ有機金属前駆体、堆積条件、分解温度及び基板を含む、Ｐｔ包含層を堆積させるために用いた実験条件を、図７に表に示している。幾つかの場合には、室温でオゾンの存在下で紫外（ＵＶ）光線を用いて有機金属錯体を照射することによって、該有機金属錯体を分解した。試料について得られた接触電位差の値は、Ｐｔ箔、化学蒸着（ＣＶＤ）法によって堆積させたＰｔ及び高温（４００℃）で堆積させたＰｔについて得られたＣＰＤ値と共に図７に表に示している。試料１１０−４に堆積させた白金コーティングは、厚すぎてＣＰＤ値が得られなかった。
【００４２】
ＳｎＯ上の高温度誘導Ｐｔ（実際の光電池から取った）のＣＰＤ値は、Ｐｔ箔又はガラス上にＣＶＤによって堆積させたＰｔの何れよりも０．１５ＶほどマイナスのＣＶＤ値を有していた。Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒により誘導したＰｔ包含層について測定したＣＰＤ値は、高温で堆積させたＰｔ層よりも約０．４Ｖほどマイナスであり、一方、ＣＰＭ誘導Ｐｔは、高温で堆積させた白金層のＣＰＤ値と同等のＣＰＤ値を示した。
【００４３】
有機金属錯体の全てが、光化学的に又は熱的に分解されて元素状白金（０）を生成した。約−０．６Ｖよりも低いＣＰＤ値が、良好なＰＶセル性能をもたらすことになる。殆どの場合に、１００℃でなくて１５０℃で有機金属前駆体を分解して白金層を形成することによって、許容性能を得ることができる。しかしながら、Ｐｔａｃａｃ及びＣＰＭのような幾つかの前駆体は、１００℃で分解されたときに、充分な性能を有する白金層を形成する。加えて、ＣＰＭは、室温でＵＶ／Ｏ３チャンバ内で分解された場合に、充分な性能を有する白金層を形成した。
【００４４】
例示の目的のために典型的な実施形態を説明してきたが、以上の説明は本発明の技術的範囲を限定するものと考えてはならない。従って、本発明の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく、当業者は種々の修正、改良及び変更を想到することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の電気活性デバイスの概略断面図。
【図２】電極の表面上に配置された、本発明の金属含有層の概略上面図。
【図３】Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒の化学構造を示す図。
【図４】Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒を用いて元素状白金を堆積させる化学反応を示す図。
【図５】ジメチル（１，５−シクロオクタジエン）白金（本明細書では「ＣＯＤＰｔＭｅ２」とも呼ばれ、ここでＣＯＤ＝１，５−シクロオクタジエンである）を用いて元素状白金を堆積させる化学反応を示す図。
【図６】白金を電極／基板の組合せ体上に堆積させるために使用する白金（Ｐｔ）有機金属錯体の化学構造を示す図。
【図７】白金（Ｐｔ）層を堆積させるために用いた実験条件及び白金層について測定した接触電位差値を示した表。
【図８】酸化錫（ＳｎＯ）電極上に堆積させた本発明の白金層の走査電子顕微鏡写真（倍率５０００００倍）。
【図９】エネルギー分散分光法（ＥＤＳ）によって取得した、図８に示す画像のスペクトル。
【符号の説明】
【００４６】
１００  電気活性デバイス
１１０  基板
１２０  第１の電極
１２５  第１の金属含有層
１３０  電気活性層
１４０  第２の電極
１４５  第２の金属含有層
１５０  複数の領域
【図１】
2005129933.tif 000003
【図２】
2005129933.tif 000004
【図３】
2005129933.tif 000005
【図４】
2005129933.tif 000006
【図５】
2005129933.tif 000007
【図６】
2005129933.tif 000008
【図７】
2005129933.tif 000009
【図９】
2005129933.tif 000010
【図８】
2005129933.tif 000011